CN103975094A - 接触件制造用组合物、使用有该组合物的接触件、及接触件的制造方法 - Google Patents

接触件制造用组合物、使用有该组合物的接触件、及接触件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供接触件制造用组合物,其用于实现可具有低冲程且通用性优越的接触件。本发明的接触件制造用组合物含有镍钴合金及硫且平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下,其中该镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴,硫的含量相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份~0.1重量份。

Description

接触件制造用组合物、使用有该组合物的接触件、及接触件的制造方法
技术领域
本发明涉及接触件制造用组合物、使用有该组合物的接触件、及接触件的制造方法。具体涉及一种含有规定量的钴及硫且具有规定的平均粒径而表现出高杨氏模量并能够实现低冲程接触的接触件制造用组合物、使用有该组合物的接触件、以及接触件的制造方法。
背景技术
连接器广泛用于电子部件及缆线等与其他部件之间的装卸,以及用于在部品间或在缆线与部品之间进行功率、信号的收送。连接器具备由树脂等绝缘体构成的构架以及由金属构成的接触件。
关于所述接触件,需要将其压接(滑动接触)到例如电池电极等连接对象部品中的导电部件上。为了维持该接触,要求接触件发生弹性形变来承受该接触动作带给接触件的负荷。而当负荷解除时,要求接触件发生弹性形变而变回到施加负荷前的状态。
图5是一般的电池连接器所具备的一例接触件的纵截面图,图5的(a)表示的是未施加负荷时的状态,图5的(b)表示的是施加有负荷时的状态。
图中,200代表接触件,201代表由绝缘体所固定的保持部,202代表与导电部件进行滑动接触的接触部,203代表将保持部与接触部相连并能够发生弹性形变的弹性形变部,204代表作为接触对象的导电部件。
接触部202与导电部件进行滑动接触,于是弹性形变部203受到负荷而如图5的(b)所示那样发生弹性形变。所施加的负荷带给弹性形变部203的位移量即冲程越大,接触件200与导电部件204间的接触压力便越大。
近年,随着可运行各种应用程序的多功能手机(智能手机)等的电池电容量的增加,电池的尺寸也在增大。然后与电池尺寸的增大相反,手机的尺寸却要求小型化,因此业界期望将电池与基板相连的连接器的薄小化。
正如前述的,冲程越大,接触件与导电部件间的接触压力就越大。然而为了实现连接器的薄小化,就需要即降低冲程又维持接触压力。本说明书中,以下将足以供获得接触件所被要求的必要接触压力的冲程,也称为“低冲程”。
为了获得低冲程,亦即为了以低冲程获得所需的充分接触压力,构成接触件的材料需要具备较高的杨氏模量。
此外,若反复进行接触件的装卸,负荷时的应力就会超过容许应力,导致接触件发生劳损。因此需要将负荷时的应力控制在容许应力以下。为了将负荷时的应力控制在容许应力以下,需要使构成接触件的材料具有较高的0.2%耐力。
另外,由于所述接触件在其用途上需要通电,因此需要其具有高导电率。若导电率较低,便会因功率损耗而发热,进而导致无法通电。此外,从节能的观点看,也是需要减少功率损耗的。
再之,接触件随时间而生锈就会导致导电率下降,因此要求接触件具有一定的耐腐蚀性。
在另一方面,本领域中都知道铜及钴等金属会与聚酰亚胺等树脂发生反应而导致树脂劣化,这一现象称为“铜害”。接触件的保持部由于以一般的树脂为主成分,因此当发生铜害时会导致保持部的破损,进而得不到所需的充分接触压力。
因此,对于可能引起铜害的接触件,所能用的树脂的种类受到了限制,因此接触件的通用性无法扩展。
专利文献1揭示了一种用由锡组分比为5at%以上25at%以下的铜锡合金(Cu-Sn)形成的电铸层来制得的螺旋状接触件。专利文献1为了获得较高的0.2%耐性以及导电率,对锡的组分比进行了调整。
然而正如本发明的发明人在后述实施例7中发现的,所述铜锡合金的杨氏模量较低。因此认为,专利文献1是为了获得所需的充分接触压力而采取了冲程较大的螺旋状的。
另外,专利文献2揭示了一种用由钴组分比为1at%以上30at%以下且平均结晶粒径被调整在20nm以下的镍钴合金(Ni-Co)形成的电铸层来制得的弹性接触头。
专利文献2为了获得较高的0.2%耐力(屈服应力)而调整了钴的组分比,且调整了粒径。
但专利文献2揭示的弹性接触头要求平均结晶粒径必需在20nm以下。而正如本发明的发明人在后述实施例5中发现的,平均粒径为60nm的接触件制造用组合物的导电率会较低,因此认为所述弹性接触头的导电率也同样是较低的。
因此,专利文献2揭示的弹性接触头的用途估计仅限于如半导体检查装置这类无需高导电性的特殊情况。
[现有技术文献]
专利文献1:日本国专利申请公开“特开2007-95336号公报”;2007年4月12日公开。
专利文献2:日本国专利申请公开“特开2008-78061号公报”;2008年4月3日公开。
发明内容
[本发明所要解决的问题]
在将具备专利文献1揭示的螺旋状接触件的半导体的背面压向绝缘基板时,螺旋接触头以螺旋环绕接触的方式与球状弹性接触头的外表面相接触,从而实现各球状弹性接触头与各螺旋接触头之间的电连接。
专利文献1揭示的接触件为螺旋状,因此实现了高冲程而具有充分的接触压力。然而螺旋状是非常特殊的形状,作为其连接对象的导电部件受到限定,因此螺旋状接触件无法用作通用的连接端子。其当然无法用作需薄小化的接触件等电子部件。
另外,专利文献2揭示的弹性接触头中,钴的组分比以及平均结晶粒径得到了调整,因此获得了较高的0.2%耐力(屈服应力)。然而其问题是导电率低,因此通电时会发热。所以其连接对象限于是无高电流流过的导电部件。因此其也无法用作通用性连接端子。
如上所述,至今尚未发现有材料可供实现一种能以低冲程获得所需的充分接触压力,并具有优异的导电性及耐腐蚀性,且不出现铜害变色的接触件。
也就是说,目前的问题在于尚无一种材料能足以供实现具有低冲程且具有优越的通用性的接触件。本发明是针对上述问题而研发的,其目的在于提供一种含规定量的钴及硫且具有规定的平均粒径的接触件制造用组合物、使用有该组合物的接触件、以及接触件的制造方法。
[用以解决问题的方案]
为解决上述问题,本发明的发明者就冲程小且具有所需的充分接触压力的通用性接触件,锐意地研究了能供实现该接触件的材料。结果发现,通过使用一种含具有规定量的钴的镍钴合金、及规定量的硫且具有规定的平均粒径的接触件制造用组合物,就能解决上述的问题。由此完成了本发明。
即,本发明的接触件制造用组合物的特征在于:含有镍钴合金及硫,且平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下;所述镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴;相对于所述镍钴合金100重量份,所述硫的含量为0.002重量份以上0.1重量份以下。
如后述实施例所示,本发明的发明者针对接触件制造用组合物中的镍钴合金的钴含量和硫含量、以及接触件制造用组合物的平均粒径,广泛研究了这些数值与杨氏模量、0.2%耐力、导电率、耐腐蚀性、及铜害变色之间的相关关系。
结果发现,若接触件制造用组合物具有以上技术特征,就能获得表现出优越的杨氏模量、0.2%耐性、导电率以及耐腐蚀性且不出现铜害变色的接触件制造用组合物,从而可较好地提供冲程小且具有所需的充分接触压力的通用性接触件。
因此,通过上述方案,能提供一种有用的材料来供实现一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且具有优越的通用性的接触件。
本发明的接触件的制造方法的特征在于:包含用pH值3.0以上5.0以下的电镀液进行电铸来获得电铸层的电铸工序,其中,所述电镀液含50g/L以上150g/L以下的镍、1g/L以上30g/L以下的钴、20g/L以上40g/L以下的硼酸、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、合计0.001重量%以上1重量%以下的光泽剂和表面平滑剂。
根据上述方案,能以简易的方法获得上述电铸层,以作为含本发明的接触件制造用组合物的接触件。
因此能容易地制造一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且具有优越的通用性的接触件。
[发明效果]
本发明的接触件制造用组合物含有镍钴合金及硫,且平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下。其中,所述镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴;相对于所述镍钴合金100重量份,所述硫的含量为0.002重量份以上0.1重量份以下。
因此本发明的接触件制造用组合物能很好地用作材料来实现一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且具有优选的通用性的接触件。
附图说明
图1是表示通过电铸法来成型接触件制造用组合物的工序的概略截面图。
图2是表示电解槽内配置的母模的截面图。
图3的(a)表示的是施加在电解槽电极间的电压的变化,图3的(b)表示的是流过电解槽内的电流的变化。
图4是表示本发明的一例接触件的外观的外观斜视图。
图5是表示通常的电池连接器所具有的一例接触件的纵截面图。
图6是表示现有周知的一例电池连接器的外观斜视图。
图7是求取经电铸法制得的接触件制造用组合物的平均颗粒径时的结晶颗粒观察区域的纵截面图。
<附图标记说明>
11 母模
12 接触件制造用组合物
13 导电基材
14 绝缘层
15 槽
16 干膜光刻胶
17 掩模
18 金属层
19 电解槽
20 直流电源
21 对向电极
31 接触件
32 弹性形变部
33 接触部
34 保持部
35 电极部
200 接触件
201 保持部
202 接触部
203 弹性形变部
204 导电部件
300 电池连接器
310 构架
320 接触件
α 电镀液
400 电附着成长面
401 基材侧的面
402 测量部位
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行详细说明。本说明书中记载的所有非专利文献和专利文献在本说明书中均仅作参考而引用。
(1.接触件制造用组合物)
本发明的接触件制造用组合物中含有镍钴合金和硫。该接触件制造用组合物的平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下,优选为0.10μm以上0.35μm以下。所述镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴。相对于所述镍钴合金100重量份,硫的含量为0.002重量份以上0.1重量份以下,优选为0.002重量份以上0.05重量份以下。
所述接触件制造用组合物以镍钴合金和硫为必需成分。接触件制造用组合物通过具备所述钴含量、硫含量及平均粒径,而具有表现出优越的杨氏模量、0.2%耐力、导电率及耐腐蚀性且不引起铜害变色的这些特性。
结果是能以低冲程来确保所需的充分接触压力,因此尤其适于用作接触件制造用材料。
所述接触件制造用组合物包含镍钴合金及硫,但也可在无损接触件制造用组合物的上述特性的情况下含其他成分。例如可以含C、Cl等。
所述镍钴合金中,镍与钴之间的重量比例如可通过以DIN50987、ISO3497、ASTMB568为准的X射线荧光光谱分析法来确认。
所述镍钴合金优选仅由镍和钴构成,但并不限定于此。
即,所述镍钴合金中优选含1重量%以上且低于20重量%的钴,其余成分优选是镍。但也可以在不减少所述接触件制造用组合物的杨氏模量的情况下,除镍和钴之外还含例如Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn、Sn、Pd、Au、Ag等其他成分。
此时,所述合金中其他成分的比例优选为0重量%以上10重量%以下。
“含1重量%以上且低于20重量%的钴”的意思是指镍钴合金中含1重量%以上且低于20重量%的钴原子。
从提高所述接触件制造用组合物的杨氏模量来提高含所述接触件制造用组合物的接触件的接触压力并防止铜害发生的观点看,所述镍钴合金需要含有1重量%以上且低于20重量%的钴。
通常,冲程越大,越能提高接触件的接触压力。然而大冲程的接触件并不适合用作需薄小化的电子部件的接触件。
本发明的接触件制造用组合物表现为190Mpa以上的高杨氏模量,因此具有高接触压力。具体而言,所述杨氏模量同等于或超过一般电子部件中的用作高强度弹簧部的SUS304的杨氏模量。因此即使冲程较低,也能供制作具有接触件所被要求的充分接触压力的接触件。
本说明书中的“杨氏模量”是指材料中的每单位形变量的张拉应力值。根据悬梁臂的公式,杨氏模量与接触压力具有P=dEwt3/4l3(P为接触压力,d为变位量,E为杨氏模量,w为宽度,t为厚度,l为长度)的比例关系,因此杨氏模量越大,接触压力就越大。
如后述实施例及比较例所示,若所述镍钴合金的钴含量低于1重量%,所述接触件制造用组合物的杨氏模量就可能低于190Mpa。此时就可能无法确保接触件所被要求的充分接触压力,因此欠佳。
另外,若增加所述镍钴合金的钴含量,就能提高杨氏模量。但所述钴含量若为20重量%以上,就会发生铜害,因此欠佳。
本说明书中的“铜害”是指因铜及钴等金属与聚酰亚胺树脂等发生反应,树脂发生变色和劣化而变脆的现象。“无铜害变色”是指树脂无变色的状态。
关于有可能遭受铜害的树脂,例如有:天然橡胶、腈橡胶、乙烯丙烯橡胶、尿烷橡胶等橡胶类;聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、聚尿烷、聚碳酸酯、氯乙烯等塑料类。
本发明的接触件制造用组合物中,由于所述镍钴合金的钴含量低于20重量%,因此铜害的发生得到了抑制。
具体而言,与一般电子部件中的用作弹簧材的磷青铜C5191-H被电镀了厚2μm至3μm的镍膜后而得的材料相比,本发明与聚酰亚胺接触时同样也不会发生铜害。
即,本发明即使不实施电镀也能抑制铜害。因此不需要电镀,从而能防止电镀层与材料间的界面发生瓦解破坏,所以优选。此外还能进而降低接触件的制造成本。所以能对高通用性接触件的制备作出贡献。
“相对于所述镍钴合金100重量份,硫含量为0.002重量份以上0.1重量份以下”是指:相对于镍钴合金100重量份,含0.002重量份以上0.1重量份以下的硫原子。
从提高所述接触件制造用组合物的0.2%耐性和耐腐蚀性的观点看,在所述镍钴合金中,相对于该镍钴合金100重量份需要含0.002重量份以上0.1重量份以下的硫。
本发明的接触件制造用组合物中的硫含量按照上述方案得到了调整,因此如后述实施例所示那样能表现出560Mpa以上的较高的0.2%耐力。
该0.2%耐力同等于或超过用作一般弹簧材的磷青铜C5191-H的0.2%耐力。因此接触件制造用组合物的容许应力能得到提高,即使反复装卸接触件也能防止接触件的损坏。
本说明书中的“0.2%耐力”是指:把受到张拉应力负荷也不明显表现出屈服的材料在达到了0.2%形变时的强度作为屈服应力来看待的值。其中,屈服应力是指材料发生塑性形变的应力。
即,0.2%耐力是:使得不明显表现出屈服的材料在其负荷去除之后会发生0.2%塑性形变的应力。
将0.2%耐力与安全系数的积,定为容许应力。所述“安全系数”是指:致使材料发生形变的应力与能安全利用材料的应力之间的比值(前者的应力÷后者的应力)。
如后述实施例及比较所示,相对于所述镍钴合金100重量份,若硫原子的含量低于0.002重量份,0.2%耐力就可能低于560Mpa。
这种情况时,含所述接触件制造用组合物的接触件的容许应力就会下降,从而对抗外力的耐性不够,因此欠佳。
另一方面,相对于所述镍钴合金100重量份,当硫原子的含量多于0.1重量份时,尽管接触件制造用组合物的0.2%耐力表现为560MPa以上,但耐腐蚀性较差,因此欠佳。具体如后述那样,在耐腐蚀性试验(盐水喷雾试验、混合气体试验)中会生锈,因此欠佳。
若相对于所述镍钴合金100重量份含有0.002重量份以上0.05重量份以下的所述硫,则如实施例所示,混合气体试验的结果就较良好而表现出优越的耐腐蚀性,因此优选。
满足以上硫含量时,能表现出较高的杨氏模量、0.2%耐性、导电率、耐腐蚀性(盐水喷雾试验的结果)以及能防止铜害的发生,且能实现更良好的耐腐蚀性(混合气体试验的结果)。
因此,本发明的接触件制造用组合物能适用于:在空气内含可燃气体的高温高湿区域等严酷环境下使用的电子部件。
耐腐蚀性是一种取决于金属离子化倾向的特性。因此,通过将硫含量的上限降至0.05重量份,就能防止金属因离子化而外溶。其结果是能够提高耐腐蚀性。
关于所述接触件制造用组合物中硫含量的确认方法,例如可通过“氧流下高频加热燃烧-红外线吸收法(例如日本工业标准JIS G1215中规定的方法)”来确认。
本说明书中的“耐腐蚀性”是指防止材料因生锈而表面变色的性质。接触件制造用组合物的外观若发生变色,就难以导电,因此欠佳。
在后述的盐水喷雾试验中,与一般电子部件中用作弹簧材的磷青铜C5191-H被电镀了厚1μm至2μm的镍膜后而得的材料相比,本发明的接触件制造用组合物的生锈同样也能得到抑制。
另外,在后述的混合气体试验中,与上述磷青铜C5191-H被电镀了厚1μm至2μm的镍膜和厚50nm至100nm的金膜之后而得的材料相比,本发明同样也能抑制生锈。
由此,能稳定功率损耗在时间变化上的特性,因此能供制作高导电性的接触件。
从提高所述接触件制造用组合物的导电率的观点看,所述镍钴合金的平均粒径需要为0.07μm以上0.35μm以下。
本说明书中的“导电率(%IACS)”是一种相对性值,若将标准退火铜线的导电性设为100%,则该值代表导体具有标准退火铜线的百分之几的导电性。该值是一种指标,其越大则说明越容易导电。
所述接触件制造用组合物的导电率需要等于或高于被用作一般导电接触件的磷青铜C5191-H的导电率(13%IACS)。
如后述实施例所示,本发明的接触件制造用组合物能表现出同等于或大于磷青铜C5191-H的导电率,也就是能表现出13%IACS以上的导电率。由此,功率损耗得到改善,所以能供制作高导电性的接触件。
所述镍钴合金的平均粒径若低于0.07μm,接触件制造用组合物的导电率就可能低于13%IACS,因此欠佳。
另一方面,虽然可以通过增大所述平均粒径来提高导电率,但若所述镍钴合金的平均粒径大于0.35μm,0.2%耐力就可能低于560MPa,所以欠佳。也就是说,会因强度下降而变得易折损或易弯曲,从而不适合用作低冲程接触件的材料。
所述平均粒径优选为0.1μm以上0.35μm以下。采用该范围时,能表现出较高的杨氏模量、0.2%耐性、导电率、耐腐蚀性且能防止铜害的发生,还能使导电率优越于磷青铜C5191-H而达到14%IACS以上。即,能降低功率损耗,从而供大流量的电流通过。
导电率是一种取决于电子平均自由程的值。因此,通过将所述平均粒径从0.07μm以上0.35μm以下,扩大到0.10μm以上0.35μm以下,就能减少阻挡电子移动的晶界壁,从而平均自由程可得到改善,导电率得到提高。
本说明书中的所述“粒径”是指,用显微镜观察所述接触件制造用组合物时看到的结晶颗粒二维外形的最大内接圆直径。
例如,若所述接触件制造用组合物的结晶颗粒二维外形实质上是圆形,则粒径是指该圆的直径。若实质上是椭圆形,则粒径是指该椭圆的短轴。若实质上是正方形,则粒径是指该正方形的边长。若实质上是长方形,则粒径是指该长方形的短边长。
另外,所述“平均粒径”是指所述接触件制造用组合物中多个结晶颗粒的所述粒径的平均值。
所述平均粒径,例如可通过离子束-扫描离子显微镜(FIB-SIM)来测定。所用的FIB-SIM并无特别限定。在后述的实施例中,采用了株式会社日立High Technologies制造的FB-2100作为FIB-SIM,通过离子束对所述接触件制造用组合物的截面进行加工后,用扫描离子显微镜观察了(倍率为50000倍)自所述接触件制造用组合物的电附着成长面起的沿基片厚度方向的10μm×10μm面积中的结晶颗粒。
接着,运用日本工业标准JIS-H0501“铜延展物结晶粒度试验方法”中记载的截取法,在FIB照片中,对完全落在给定长度线段上的结晶颗粒进行了计数,然后计算这些结晶颗粒被所述线段截断的长度的平均值,并将该平均值作为平均粒径。
图7是当求取经电铸法制得的接触件制造用组合物的平均粒径时,所被观察的上述区域的纵截面图。
在图7中,12表示接触件制造用组合物,13表示导电基材,400表示接触件制造用组合物的电附着成长面,401表示接触件制造用组合物的靠近基材侧的面,402表示供测定结晶颗粒粒径的测量部位。
将图7中402所示的面积为10μm×10μm的区域作为测量部位,观察该测量部位中所含的结晶颗粒,测定所述面积中含有的全部结晶颗粒的粒径,并计算所得粒径的平均值,由此求出接触件制造用组合物的平均粒径。
虽然将自接触件制造用组合物的电附着成长面401起的、沿基片厚度方向(电铸层的厚度方向)的10μm×10μm面积作为所述测量部位402,但未必一定要如图7所示那样将测量部位定在纵截面的中央。
所述“电附着成长面”是指:电铸层(经电铸而形成的层)中的、与靠近基材侧的面401相对且形成在电铸行进方向侧的面。
虽然专利文献1中揭示了一种用于构成弹性接触头的铜锡合金,但正如后述比较例7所示的,青铜(铜锡合金)的杨氏模量为较低的95Gpa,因此专利文献1揭示的接触件的弹性接触头的形状不得不设计成螺旋状,以防止发生猝断。由于其为螺旋状,所以是一种连接对象受限的低通用性弹性接触头。
这里,本说明书中的“猝断”是指提供给电气设备的功率发生1μ秒以上的断流。“猝断特性”是指抑制发生猝断的性质。
而本发明的接触件制造用组合物由于是镍钴合金,因此能获得高杨氏模量。杨氏模量是一种取决于材料组分的数值。镍原子彼此的键合力较高而有助于提高杨氏模量,而通过采用镍与钴的合金,就能更好地提高杨氏模量。
但镍的含量若过多,镍就会与硫发生反应而出现构造脆化倾向。而钴的含量若为20重量%以上,则如上述那样会出现铜害。
本发明的发明者根据上述的各种知识和见解而独自发现,为了实现能以低冲程具备所需的充分接触压力且通用性优越的接触件,该接触件就需要拥有以下特性:具有规定的杨氏模量、0.2%耐力以及导电率,且具有优越的耐腐蚀性及铜害抑制性(抑制铜害变色的性质)。由此,完成了本发明的接触件制造用组合物。
对于可实现以上各特性的组分,本发明的发明者进行了反复的试验测试,结果发现通过使材料具备以下技术方案就能满足上述特性。该技术方案为:含有镍钴合金及硫,且平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下;所述镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴;相对于所述镍钴合金100重量份,所述硫的含量为0.002重量份以上0.1重量份以下。
通过使用本发明的接触件制造用组合物,可提供一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且具有高通用性的接触件。因此可以说,所述接触件制造用组合物作为供制造所述接触件的材料而具有尤其优越的组分。
例如可以使用含有镍、钴、硼酸、界面活性剂、光泽剂及表面平滑剂的电镀液,并实施电铸法来制得所述接触件制造用组合物。如此便能将所述接触件制造用组合物的平均粒径调整到0.07μm以上0.35μm以下。
使用所述电镀液并实施电铸法时的条件例如为:利用电流强度为1A/dm2以上12Adm2以下的直流电,在液温40℃以上65℃以下的条件下,用pH值=3.0以上5.0以下且含0g/L以上150g/L以下的镍、1g/L以上30g/L以下的钴、20g/L以上40g/L以下的硼酸、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、合计0.001重量%以上1重量%以下的光泽剂和表面平滑剂的电镀液来进行电铸法。
也可以对经电铸法而得的电铸层进行加热处理。通过加热处理,能将所述接触件制造用组合物的平均粒径控制到0.10μm以上0.35μm以下。关于加热处理的条件,例如可以在150℃以上350℃以下的温度范围内,对获得的电铸层进行超过0小时且48小时以下的加热。
若不加热电铸层,所述接触件制造用组合物的平均粒径则为0.07μm以上0.35μm以下的范围。而通过对电铸层进行加热处理,便能将平均粒径调整为0.10μm以上0.35μm以下。
通过在0.07μm以上0.35μm以下的范围中将平均粒径扩大到0.10μm以上0.35μm以下,就能提高所述接触件制造用组合物的导电率,从而能表现出超过所述磷青铜C5191-H(13%IACS)的导电率。
但即使不进行加热处理,所述接触件制造用组合物也能表现出与磷青铜C5191-H同等的导电率,且能表现出本发明的接触件制造用组合物所被要求的杨氏模量、0.2%耐力、耐腐蚀性及铜害抑制性。所以加热处理是任意采用的工序。
作为所述电镀液,例如可以采用氨基磺酸Ni-Co浸渍液等。所述界面活性剂并无特别限定,例如可以使用月桂基硫酸钠、聚氧乙基月桂醚、氯化十二烷基三甲铵等。
另外,光泽剂也无特别限定,例如可以使用1,5-萘二磺酸钠、1,3,6-萘三磺酸钠、糖精、对甲苯磺酸胺等。
表面平滑剂也无特别限定,例如可以使用2-丁炔-1,4-二醇、炔丙醇、香豆素、3-羟基丙腈、硫脲等。
所述界面活性剂、光泽剂、表面平滑剂可以使用1种,也可以并用2种以上。
“含合计0.001重量%以上1重量%以下的光泽剂和表面平滑剂”是指,光泽剂和表面平滑剂在电镀液中的合计含量为0.001重量%以上1重量%以下。光泽剂与表面平滑剂之间的比例并无特别限定。
以下,参照图1来说明所述电铸法的一例工序。图1是表示以电铸法来制造接触件制造用组合物的工序的概略截面图。
母模11,是通过在导电基材13的平坦顶面上层积较厚的绝缘层14而得到的。在母模11的绝缘层14中形成有槽15(凹部),该槽15的形状为接触件制造用组合物12的逆形状。槽15的底面上不残留绝缘层14,因此槽15的整个底面区域暴露出了导电基材13的顶面。
通过电铸法,在母模11的槽15内形成接触件制造用组合物12。所述导电基材13并无特别限定,可以使用现有公知的铜(例如日本原田伸铜株式会社制造的C1100韧铜等)、SUS铜(例如日本白铜株式会社制造的SUS304等)等。
接下来,对用所述母模11来制造接触件制造用组合物12的工序进行说明。图1表示的是用电铸法来制造接触件制造用组合物12的工序。图1的(a)~(f)表示的是形成母模11的工序(母模形成工序)。图1的(g)和(h)表示的是使金属电附着到槽15内来制造接触件制造用组合物12的工序(电附着工序)。图1的(i)和(j)表示的是将接触件制造用组合物12从母模11剥离的工序(剥离工序)。
这里,实际上是在母模11中一次形成出多个槽15,以同时制造多个接触件制造用组合物12。但为了便于理解,对制作单个接触件制造用组合物12的方案加以说明。
图1的(a)表示了顶面平坦的金属制导电基材13,至少导电基材13的顶面被施以了的处理,以使电附着的接触件制造用组合物12易于剥离。
在母模形成工序中,首先如图1的(b)所示那样,通过层压法在导电基材13的顶面上层积干膜光刻胶16。
接着,如图1的(c)所示那样,在干膜光刻胶16上用掩模17覆盖住供形成槽15的区域,然后对着干膜光刻胶16实施曝光。
干膜光刻胶16中经曝光的区域为非溶性,因此在接受显像时不会溶解。因此只有被掩模17覆盖的区域在显像时被溶解去除。由此,如图1的(d)所示,在干膜光刻胶16中形成出槽15。
最后,如图1的(e)所示,对干膜光刻胶16施以追加曝光,由此干膜光刻胶16在导电基材13的顶面上成为具有规定厚度的绝缘层14。图1的(f)表示了如此获得的母模11。
所述干膜光刻胶16并无特别限定,例如可以较好地使用Du Pont MRC公司制造的FRA517、SF100;日立化成株式会社制造的HM-4056;Nichigo-Morton株式会社制造的NEF150K、NIT215等。
另外,虽然在图1中,绝缘层14所覆盖的仅是导电基材13的顶面,然而实际上导电基材13的底面、侧面等也覆盖有绝缘层,以防止除槽15内部之外的其他部分也电附着金属。
图2是电解槽内配置有母模时的截面图。在电附着工序中,如图2所示,将母模11配置在电解槽19内,然后通过直流电源20在母模11和对向电极21之间施加电压,以使电流流过电镀液α。
为了使获得的接触件制造用组合物中的镍钴合金的钴含量成为1重量%以上且低于20重量%且硫含量相对于该镍钴合金100重量份成为0.002重量份以上0.1重量份以下,所述电镀液α优选pH值=3.0以上5.0以下且含50g/L以上150g/L以下的镍、1g/L以上30g/L以下的钴、20g/L以上40g/L以下的硼酸、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、以及合计0.001重量%以上1重量%以下的光泽剂和表面平滑剂。
开始通电后,电镀液α中的金属离子在导电基材13的表面上进行电附着,由此析出金属层18。另一方面,由于绝缘层14遮断电流,因此即使在母模11与对向电极21之间施加电压,金属也不会直接电附着在绝缘层14上。
由此,如图1的(g)所示,在槽15内部,金属层18自槽15的底面起向电压施加方向(电铸的行进方向)成长。
此时,电附着的金属层18(接触件制造用组合物12)的厚度是根据电流的累积通电量(即,通电电流在时间上的累积量,其相当于图3的(b)所示斜线区域的面积)来管理的。
由于单位时间内的金属析出量与电流值成比例,因此金属层18的体积取决于电流的累积通电量。金属层18的厚度能够根据电流的累积通电量来得出。
图3的(a)是施加在电解槽的电极之间的电压的变化图,图3的(b)是流过电解槽内的电流的变化图。
例如,当直流电源20的电压如图3的(a)所示那样,从开始通电起随时间经过而逐渐地且阶段性地增加时,则对向电极21与母模11之间流过的电流也如图3的(b)所示那样,从开始通电起随时间经过而逐渐地且阶段性地增加。
监测通电电流的累积通电量,当检测到金属层18已达目标厚度时,就关闭直流电源20,停止通电。其结果如图1的(h)所示那样,在槽15内成型出具有期望厚度的作为接触件制造用组合物12的金属层18。
接触件制造用组合物12成型完后,如图1的(i)所示,通过蚀刻等来除去绝缘层14,且如图1的(j)所示,将接触件制造用组合物12从导电基材13上剥离,由此经母模11形状的转印而获得接触件制造用组合物12。
通过用电铸法进行制造,接触件制造用组合物12的平均粒径被调整到0.07μm以上0.35μm以下。若对接触件制造用组合物12进行加热处理,则能将接触件制造用组合物12的平均粒径调整到0.10μm以上0.35μm以下。
在此,通过将槽15的形状设计成接触件的形状,便能供制造后述的本发明的接触件。接触件的形状并无特别限定。
本发明的接触件制造用组合物能以低冲程确保所需的充分接触压力,因此含所述接触件制造用组合物的接触件无需采用螺旋状等特殊形状来确保接触压力,所以能容易地提供具有期望形状的接触件。
(2.接触件)
本发明的接触件具有由绝缘物所固定的保持部、用以与导电部件滑动接触的接触部、将所述保持部与接触部相连且能够进行弹性形变的弹性形变部。至少所述弹性形变部含有本发明的接触件制造用组合物。
图4是表示本发明的一例接触件的外观的外观斜视图。在图4中,31是接触件,32是弹性形变部,33是接触部,34是保持部,35是电极部。弹性形变部32由于含有本发明的接触件制造用组合物,因此能以低冲程确保所需的充分接触压力。
由此,接触件31具有较高的震动追从性,所以能够长期地与作为连接对象的导电部件保持良好的接触性。另外,接触件31无需采用螺旋状等特殊形状,而是能采用通用性形状,因此能与各种导电部件进行接触。
弹性形变部32可以仅由本发明的接触件制造用组合物所形成,但只要无损弹性形变部32的杨氏模量、0.2%耐力、导电率、耐腐蚀性及铜害抑制性,就可以含有其他成分。
含有其他成分的技术方案例如有:在弹性形变部32的表面上电镀其他金属;使弹性形变部32含上述的界面活性剂、光泽剂、表面平滑剂等。
在接触件31中,至少弹性形变部32含有本发明的接触件制造用组合物即可。因此接触部33、保持部34即使由不含本发明接触件制造用组合物的成分所构成也无妨,例如可由Fe、Cu、Mn、Zn、Sn、Pd、Au、Ag等所构成。
像这样,弹性形变部32也可以包含与接触部33和保持部34不同的材料。通过电铸法来制造接触件31时,若使用同样的材料来制造弹性形变部32、接触部33、保持部34,则能够一次性将弹性形变部32、接触部33、保持部34如图4所示那样形成为一体。因此从制造简便化的观点来看,优选采用同样的材料。
弹性形变部32用以将接触部33与保持部34相连。所述“相连”也包括例如像图4那样用同样的材料将弹性形变部32与接触部33及保持部34形成为一体的情况。
所述“能够进行弹性形变”是指弹性形变部32所具备的使外力所致的形变返回成原状态的性质。弹性形变部32的形状并无特别限定。
例如可以是图4所示的形状,也可以如图5所示弹性形变部203那样的弹簧状,也可以如图6所示接触件320那样的条状、绕圈弹簧状等。另外,弹性形变的方向并无特别限定。图6是现有公知的一例电池连接器的外观斜视图,图中的300代表电池连接器,310代表由绝缘体构成的连接器构架,320代表接触件。
当接触部33与接触件31的连接对象即导电部件进行滑动接触时,弹性形变部32被施加势能而发生弹性形变,从而保持接触件31与所述导电部件间的连接。接触件31能够采用通用性的形状,因此能够与各种导电部件进行连接。所以所述导电部件无特别限定,例如可以是电池的电极、及基板连接部等。
接触件31的弹性形变部中所含的本发明的接触件制造用组合物优选是经电铸法制得的,更优选是对经电铸法而得的电铸层进行加热处理后得到的产物。
接触件31例如也可以通过以下方法获得:通过折曲含本发明的接触件制造用组合物的金属板来成形,然后通过压延加工来改变成形体的局部的厚度,由此调整弹性。
然而若实施该压延加工,便有可能发生残留应力、晶格缺损等而导致机械特性的劣化,进而使具备接触件31的连接器的寿命缩短,且各制品之间可能会发生弹性不均(日本国专利申请公开公报“特开2008-262780号公报”)。
另一方面,电铸法中运用的是电化学反应,其是通过电来析出金属的技术,因此不会导致发生残留应力、晶格缺损等问题,并能够制造具有均匀构造的接触件。
另外,电铸法与切削加工等方法所不同的是,只要预先将所述槽的内部设计成与接触件形状相逆的形状,便能够形成具有期望形状的接触件。例如,可以将槽内设计成:与接触件的沿与电铸电压施加方向大致垂直的方向延伸的形状相逆的形状。由此能够缩小接触件在其嵌合方向上的厚度,因此具有能实现接触件小型化的优点。
关于运用电铸法来制造接触件的制造法,例如有以下方案:使用具有期望的逆形状的槽,并使用含50g/L以上150g/L以下的镍、1g/L以上30g/L以下的钴、20g/L以上40g/L以下的硼酸、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、以及合计0.001重量%以上1重量%以下的光泽剂和表面平滑剂且pH值为3.0以上5.0以下的电镀液,按图1所示的方法来获得具备接触件形状的电铸层。
由此,能使接触件中所包含的本发明的接触件制造用组合物具备以下技术方案:含有镍钴合金及硫,且平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下;所述镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴;相对于所述镍钴合金100重量份,所述硫的含量为0.002重量份以上0.1重量份以下。
另外,在运用电铸法来制造接触件的制造法中,优选包含对所述电铸层进行加热的加热工序。加热工序例如可以为:在150℃以上350℃以下的温度范围内,对所述电铸层进行超过0小时且48小时以下的加热。由此,能将所述平均粒径控制到0.10μm以上0.35μm以下
所述镍、钴、硼酸的添加量单位“g/L”是指1L电镀液中含有的镍、钴、硼酸各自的公克(g)数。界面活性剂、光泽剂和表面平滑剂的添加量单位“重量%”是指界面活性剂相对于电镀液重量的重量%、以及光泽剂和表面平滑剂的合计量相对于电镀液重量的重量%。
(3.电子部件)
由于本发明的接触件制造用组合物的杨氏模量、0.2%耐力、导电率、耐腐蚀性及铜害抑制性高,因此本发明的接触件能以低冲程来表现出所需的充分接触压力。因此能既确保所需的接触压力,又实现薄小化。另外,由于能采用高通用性的形状,因此连接对象不受限制。所以能用于各种导电部件(电子部件)。
像这样,本发明的接触件具有非常高的通用性,因此能适用于例如连接器、开关等广泛的电子部件。
(3-1.连接器)
本发明的接触器能适用于连接器。连接器并无特别限定,可以是用于各种用途的连接器。
例如可例举:电池连接器、USB连接器等计算机用连接器;DS连接器等通信用连接器;电话连接器等音频·视频用连接器;AC电源用连接器等电源用连接器;用于连接同轴缆线的同轴连接器;用以连接光缆的光学连接器等。
本发明的接触件制造用组合物由于表现出优越的杨氏模量、0.2%耐力、导电率、耐腐蚀性及铜害抑制性,因此能以低冲程确保所需的充分接触压力,并能采用通用性形状。
因此,所述连接器无论其用途如何,均能用作具有高振动追从性且能确保猝断特性的连接器。
所述连接器具备本发明的接触件即可,至于其他结构,可以采用现有公知技术。所述连接器例如可以具备用以对接触件的保持部进行固定且含现有公知绝缘体的连接器构架等。另外,所述连接器的制造方法并无特别限定,能运用现有公知的方法来进行制造。
(3-2.开关)
本发明的接触件也能适用于开关。开关并无特别限定,可以是于各种用途的开关。例如可例举操作开关、滑动开关、检测开关等。
本发明的接触件制造用组合物由于表现出优越的杨氏模量、0.2%耐力、导电率、耐腐蚀性及铜害抑制性,因此能以低冲程确保所需的充分接触压力,并能采用通用性形状。
因此,所述开关无论其用途如何,均能用作具有高振动追从性且能确保猝断特性的开关。
所述开关具备本发明的接触件即可,至于其他结构,可以采用现有公知技术。所述开关例如可以具备用以对接触件的保持部进行固定且含现有公知绝缘体的开关构架等。另外,所述开关的制造方法并无特别限定,能运用现有公知的方法来进行制造。
本发明包含以下的方案。
即,本发明的接触件制造用组合物的特征在于:含有镍钴合金及硫,且平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下;所述镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴;相对于所述镍钴合金100重量份,所述硫的含量为0.002重量份以上0.1重量份以下。
如后述实施例所示,本发明的发明者针对接触件制造用组合物中的镍钴合金的钴含量、硫含量、以及接触件制造用组合物的平均粒径,广泛研究了它们与杨氏模量、0.2%耐力、导电率、耐腐蚀性、及铜害变色之间的相关关系。
结果发现,若接触件制造用组合物具备以上的技术方案,就能获得表现出优越的杨氏模量、0.2%耐性、导电率以及耐腐蚀性且不出现铜害变色的接触件制造用组合物,从而可较好地提供冲程小且具有所需的充分接触压力的通用性接触件。
因此,通过上述方案,可提供一种有用材料来供实现一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且通用性优越的接触件。
本发明的接触件制造用组合物中,所述平均粒径优选为0.10μm以上0.35μm以下。
如后述实施例所示,通过采用上述方案的平均粒径,能表现出较高的杨氏模量、0.2%耐性、及耐腐蚀性且不显铜害变色的这些特性,还能表现出比用在一般导电性接触件中的磷青铜C5191-H优选的导电率(14%IACS以上)。
因此,能作为一种更好的材料,以供实现一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且通用性优越的接触件。
本发明的接触件制造用组合物中,相对于所述镍钴合金100重量份,优选含0.002重量份以上0.05重量份以下的所述硫。
如后述实施例所示,通过采用上述方案的硫含量,能表现出较高的杨氏模量、0.2%耐性、导电率、耐腐蚀性,且能在耐腐蚀性试验之一的盐水喷雾试验中表现出优良结果,还能表现出不显铜害变色的特性,以及能在耐腐蚀性试验之一的混合气体试验中表现出进而优越的结果。
因此,能作为一种更好的材料,以供实现一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且通用性优越的接触件。
本发明的接触件中,优选具有由绝缘物所固定的保持部、用以与导电部件滑动接触的接触部、将所述保持部与所述接触部相连且能够进行弹性形变的弹性形变部,且至少所述弹性形变部含有本发明的接触件制造用组合物。
在上述方案中,至少弹性形变部含有本发明的接触件制造用组合物,因此无需采用例如专利文献1所示的螺旋状等特殊形状,也能提供一种能以通用性形状来确保所需的充分接触压力且表现出低冲程的接触件。
因此,能提供一种可实现薄小化,且能适用于各种连接对象,且振动追从性得以提高而能保持良好的接触性,且具有优越通用性的接触件。
本发明的接触件中,所述接触件制造用组合物优选是经过电铸法而制得的。
电铸法与例如压延加工这类方法的不同之处在于:对金属板的弹力进行调整时,不会因残留应力及晶格缺损的发生等而导致各制品间出现弹性不均。另外,接触件的小型化也相对容易实现。
因此,通过上述方案,能有效且匀质地提供一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且通用性优越的接触件。
本发明的接触件中,所述接触件制造用组合物优选是通过在150℃以上350℃以下的温度范围内对经电铸法制得的电铸层进行超过0小时且48小时以下的加热而获得的。
通过所述加热,能在0.07μm以上0.35μm以下的范围内,将所述接触件制造用组合物的平均粒径调整得比不进行加热方案时的平均粒径大。
由于平均粒径与导电率呈相关关系,因此通过进行所述加热处理,接触件制造用组合物能表现出较高的杨氏模量、0.2%耐力及耐腐蚀性,且能保持不显铜害变色的这一特性,因此能表现出比不经所述加热而得的接触件制造用组合物高的导电率。
因此,通过上述方案,能提供一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且导电性和通用性更优越的接触件。
本发明的电子部件的特征在于具备本发明的接触件。本发明的接触件无需采用所述螺旋状等特殊形状就能以低冲程确保所需的充分接触压力。
因此,通过上述方案,能提供一种可实现薄小化且通用性优越的电子部件。例如能较好地用作FPC连接器、基板对基板连接器、电池连接器、操作开关、滑动开关、检测开关等中的拥有簧片形状及线圈形状的接触件。
本发明的接触件的制造方法的特征在于:包含用pH值为3.0以上5.0以下的电镀液进行电铸来获得电铸层的电铸工序,其中,所述电镀液含50g/L以上150g/L以下的镍、1g/L以上30g/L以下的钴、20g/L以上40g/L以下的硼酸、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、合计0.001重量%以上1重量%以下的光泽剂和表面平滑剂。
通过上述方案,能以简易的方法获得所述电铸层,以作为含本发明的接触件制造用组合物的接触件。
因此,能容易地制造一种既能以低冲程确保所需的充分接触压力又具有优越的通用性的接触件。
本发明的接触件的制造方法优选包含:在150℃以上350℃以下的温度范围内,对经所述电铸工序而得的所述电铸层进行超过0小时且48小时以下的加热的加热工序。
根据上述方案,由于进而包含加热工序,因此能在0.07μm以上0.35μm以下的范围内,将接触件所含的所述接触件制造用组合物的平均粒径调整得比不进行加热处理时的平均粒径大。
由于平均粒径与导电率呈相关关系,因此通过进行所述加热处理,能使接触件表现出较高的杨氏模量、0.2%耐力及耐腐蚀性且具有不显铜害变色的这一特性,从而表现出比不经所述加热处理而得的接触件高的导电率。
因此,通过上述方案,能提供一种能以低冲程确保所需的充分接触压力且导电性和通用性更优越的接触件。
[实施例]
以下,根据实施例来进一步详细说明本发明,但本发明并不限于是以下的实施例。
<测定法>
(镍与钴间的重量比、硫含量的测定)
接触件制造用组合物所含的镍钴合金中的镍与钴间的重量比,是通过X射线荧光光谱分析装置(Fischer Instruments公司制造的XDV-SD)来测定的。接触件制造用组合物中的硫含量,是用日本Horiba制作所制造的EMIA-920V,通过氧流下高频加热燃烧-红外线吸收法来测定的。
(平均粒径的测定)
使用离子束-扫描离子显微镜(株式会社日立High Technologies制造的FB-2100),用离子束对接触件制造用组合物的截面进行加工后,用扫描离子显微镜观察(倍率为50000倍)了图7所示的自接触件制造用组合物的电附着成长面400起的沿基片厚度方向的10μm×10μm面积中的结晶颗粒。
接着,运用日本工业标准JIS-H0501“铜延展物结晶粒度试验方法”中记载的截取法,在FIB照片中,对完全落在给定长度线段上的结晶颗粒进行了计数,然后计算这些结晶颗粒被所述线段截断的长度的平均值,并将该平均值作为平均粒径。
(杨氏模量及0.2%耐力的测定)
在所有实施例及比较例中,均按照日本工业标准JIS Z2241“金属材料张拉试验方法”中记载的试验片形状、尺寸、装置、试验条件来实施了张拉试验,从而求得了接触件制造用组合物的杨氏模量及0.2%耐力。
在13号B试验片上的与20mm标点及30mm标点相对应的位置上,贴上片状标线(日本岛津制作所制造),其中,20mm标点与30mm标点之间为标点间距(L)。然后将该试验片设置到自动记录仪(日本岛津制作所制造)上,以2mm/min的速度沿张拉方向进行拉伸试验,由此求取了负荷(N)变化量。用视频式拉伸计(日本岛津制作所制造),对沿标点的片状标线间距变化量(l=L+ΔL)进行跟踪,从而获得伸长量。
将所述负荷变化量除以试验片截面积(A),从而求出了应力变化率(M=N/A×100)。将伸长后的量,也就是将变化后的量除以标点间距,从而求出了伸长形变率(σ=l/L)。根据所述应力变化率和伸长形变率,得出了应力形变曲线。
将应力形变曲线中的对应于低伸长形变率的区域拟合成直线,并将该拟合直线的斜率定为杨氏模量。从应力形变曲线中的对应于0.2%形变的点起,引一条斜率等于上述杨氏模量的射线,将该射线与应力形变曲线相交的交点定为0.2%耐力。
(导电率的测定)
按照日本工业标准JIS H0505“非铁金属材料的体积电阻及导电率的测定方法”中记载的平均截面积法,使用电阻测定器Σ5(NPS株式会社制造)来测定了试验片的电阻(R),并根据平均截面积(A)及测定长度(L)来求取了体积电阻率(ρ=RA/L)。
令标准软铜的体积电阻率1.7241×10-2μΩ·m除以上述体积电阻率,从而得出导电率(以百分率表达)。
(耐腐蚀性的测定)
进行日本工业标准JIS H8502“电镀层耐腐蚀性试验方法”中记载的中性盐水喷雾试验及混合气体试验,测定了接触件制造用组合物的耐腐蚀性。
<中性盐水喷雾试验>
使用干湿复合循环型盐蚀试验机CYP-90(SUGA试验机株式会社制造),反复将试验片依次暴露在温度为35℃±2℃的中性的5±1%氯化钠溶液的喷雾环境、干燥环境、潮湿环境下。暴露经过了48小时后,对试验片表面进行目视观察并与等级数标准表进行比较,由此调查了耐腐蚀性。
<混合气体试验>
使用气体腐蚀试验机(株式会社山崎精机研究所制造),将试验片暴露于硫化氢3ppm与二氧化硫10ppm的混合气体环境(温度为40℃±2℃,湿度为75±3%RH)下。自开始暴露,经过了96小时后,对试验片表面进行目视观察并与等级数标准表进行比较,由此调查了耐腐蚀性。
(铜害变色试验)
用滴定吸管,将聚酰亚胺封装树脂(SIGMA-ALDRICH公司制造的SEALING RESIN)液0.1mL滴到被测物上,然后以5℃/分钟的速度从常温升至200℃,在200℃下保持10分钟后,目视观察了变色情况。
以玻璃作为参照物,若颜色与玻璃上的聚酰亚胺不同,则判断为发生了铜害。
(实施例1)
(接触件制造用组合物的制备)
使用SUS304(日本白铜株式会社制造)作为SUS制导电基材,通过层压法在该导电基材的表面上均匀地层积了作为干膜光刻胶的由Nichigo-Morton株式会社制造的NEF150K。
对所述光刻胶上的蚀刻图案覆盖掩模,并对该光刻胶进行曝光、显像,其后对所述光刻胶进行追加曝光,从而形成了具备蚀刻图案(逆形状)的母模。
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、5g/L以上17g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为1g/L以上3g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.001重量%以上0.03重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,并将其装满于电解槽中,由此准备好电镀浸渍浴。
将所述母模置于所述电解槽内,并将电镀浸渍浴的温度设定成40℃以上65℃以下,将电流密度设定为1A/dm2以上12A/dm2以下,然后实施了电铸。其后,从电解槽中取出获得的电铸层,以作为接触件制造用组合物1。
实施例1的结果示于表1中。实施例1中获得的接触件制造用组合物1含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份的硫。所述接触件制造用组合物1的平均粒径为0.07μm。
只要接触件制造用组合物的杨氏模量为190Gpa以上,且0.2%耐力为560Mpa以上,就能具备同等于或超过用作一般电子部件中高强度弹簧部的SUS304的杨氏模量,且能具备同等于或超过用作一般弹簧材的磷青铜C5191-H的0.2%耐力。因此能制作一种即使冲程低也具有所被要求的充分接触压力的接触件,并能使接触件具有较高的振动追从性。
另外,若接触件制造用组合物的5个样本在盐水喷雾试验中均表现为无生锈的结果,就能用在高温潮湿环境中,因此可以说其具有足以用作通用性接触件材料的耐性。
若5个样本在混合气体试验中均表现为无生锈的结果,则能用在空气中含可燃气的这类严酷环境中。因此可以说其作为通用性接触件材料具有更优越的耐腐蚀性。
也就是说,用在盐水喷雾试验中的5个样本若均表现为无生锈的结果,则意味着其在实用上可表现出充分的耐腐蚀性。另一方面,用在混合气体试验中的5个样本若均表现为无生锈的结果,则可以说其在例如化学工厂及火山等特殊环境下也可表现出充分的耐腐蚀性,因此可以说其具有更优越的耐腐蚀性。
用在铜害变色试验中的5个样本若均未发生铜害,则可以说接触件制造用组合物具有充分的铜害抑制性。
此外,若导电率为13%IACS以上,则可以说其具有同等于或超过用作一般导电性接触件的磷青铜C5191-H(导电率为13%IACS)的导电率,从而电流流过时的发热较少且具有充分的导电性。
根据以上内容,将以下事项定为判定基准:杨氏模量为190Gpa以上0.2%耐力为560MPa以下;导电率为13%IACS以上;用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈(表中写成“5/5无生锈”);用在混合气体试验中的5个样本均无生锈(表中写成“5/5无生锈”);且用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害(表中写成“5/5无变色”)。
表1~5中的“Co合金比(重量%)”栏目表示的是接触件制造用组合物所含的镍钴合金中的钴的所占重量%。
如表1所示,实施例1中获得的接触件制造用组合物1的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为586Mpa,导电率为16%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
[表1]
(实施例2)
使用与实施例1的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上3小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物2。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物2含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份的硫。所述接触件制造用组合物2的平均粒径为0.10μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物2的杨氏模量为190Gpa,0.2%耐力为583Mpa,导电率为16%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例3)
使用与实施例1的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在200℃以上350℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来以进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物3。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物3含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份的硫。所述接触件制造用组合物3的平均粒径为0.35μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物3的杨氏模量为193Gpa,0.2%耐力为560Mpa,导电率为18%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例4)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、5g/L以上17g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为1g/L以上3g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.05重量%以上0.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,并使用与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其作为接触件制造用组合物4。如表1所示,制得的接触件制造用组合物4含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.05重量份的硫。所述接触件制造用组合物4的平均粒径为0.07μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物4的杨氏模量为195Gpa,0.2%耐力为802Mpa,导电率为16%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例5)
使用与实施例4的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上3小时以下来以进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物5。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物5含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.05重量份的硫。所述接触件制造用组合物5的平均粒径为0.10μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物5的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为799Mpa,导电率为16%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例6)
使用与实施例4的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在200℃以上350℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来以进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物6。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物6含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.05重量份的硫。所述接触件制造用组合物6的平均粒径为0.35μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物6的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为730Mpa,导电率为18%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例7)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、5g/L以上17g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为1g/L以上3g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.6重量%以上1重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,并使用与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其作为接触件制造用组合物7。如表1所示,制得的接触件制造用组合物7含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.1重量份的硫。所述接触件制造用组合物7的平均粒径为0.07μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物7的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为818Mpa,导电率为16%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
虽然在接触件制造用组合物7的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)中,5个实验用样本中有4个无生锈,但该结果中满足了盐水喷雾试验的判定基准,因此可以说接触件制造用组合物7作为通用性接触件的材料是具有充分的耐腐蚀性的。
另一方面,接触件制造用组合物1~6的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)是5个实验用样本均无生锈。因此接触件制造用组合物1~6比接触件制造用组合物7具有更好的耐腐蚀性,是供实现具有通用性接触件的电子部件的更优选材料。
(实施例8)
使用与实施例7的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上3小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物8。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物8含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.1重量份的硫。所述接触件制造用组合物8的平均粒径为0.10μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物8的杨氏模量为194Gpa,0.2%耐力为810Mpa,导电率为16%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
虽然在接触件制造用组合物8的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)中,5个实验用样本中有4个无生锈,但该结果中满足了盐水喷雾试验的判定基准,因此可以说接触件制造用组合物8作为通用性接触件的材料是具有充分的耐腐蚀性的。
另一方面,接触件制造用组合物1~6的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)是5个实验用样本均无生锈。因此接触件制造用组合物1~6比接触件制造用组合物8具有更好的耐腐蚀性,是供实现具有通用性接触件的电子部件的更优选材料。
(实施例9)
使用与实施例7的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,按照与实施例1相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在200℃以上350℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物9。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物9含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.1重量份的硫。所述接触件制造用组合物9的平均粒径为0.35μm。
如表1所示,制得的接触件制造用组合物9的杨氏模量为196Gpa,0.2%耐力为744Mpa,导电率为18%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
虽然在接触件制造用组合物9的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)中,5个实验用样本中有4个无生锈,但该结果中满足了盐水喷雾试验的判定基准,因此可以说接触件制造用组合物9作为通用性接触件的材料是具有充分的耐腐蚀性的。
另一方面,接触件制造用组合物1~6的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)是5个实验用样本均无生锈。因此接触件制造用组合物1~6比接触件制造用组合物9具有更好的耐腐蚀性,是供实现具有通用性接触件的电子部件的更优选材料。
(实施例10)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、5g/L以上60g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为1g/L以上10g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上0.1重量%以下的界面活性剂、0.05重量%以上0.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,并将其装满于电解槽中,由此准备好电镀浸渍浴。
将与实施例1相同的母模置于所述电解槽内,并将电镀浸渍浴的温度设定成40℃以上65℃以下,将电流密度设定为1A/dm2以上12A/dm2以下,然后实施了电铸。其后,从电解槽中取出获得的电铸层,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上5小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物10。
如表2所示,制得的接触件制造用组合物10含有:含5重量%的钴和95重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.02重量份的硫。所述接触件制造用组合物10的平均粒径为0.24μm。
如表2所示,制得的接触件制造用组合物10的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为1072Mpa,导电率为15%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
[表2]
(实施例11)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、25g/L以上120g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为5g/L以上20g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上0.1重量%以下的界面活性剂、0.05重量%以上0.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,并将其装满于电解槽中,由此准备好电镀浸渍浴。
使用与实施例1相同的母模,按照与实施例10相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并对其进行与实施例10相同的热处理,由此制得了接触件制造用组合物11。
如表2所示,接触件制造用组合物11含有:含8重量%的钴和92重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.02重量份的硫。所述接触件制造用组合物11的平均粒径为0.23μm。
如表2所示,接触件制造用组合物11的杨氏模量为192Gpa,0.2%耐力为1116Mpa,导电率为15%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例12)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160,Ni为50g/L以上150g/L以下)、50g/L以上170g/L以下的60%氨基磺酸Co(日本昭和化学工业株式会社制造,Co为10g/L以上30g/L以下)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上0.1重量%以下的界面活性剂、0.05重量%以上0.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,并将其装满于电解槽中,由此准备好电镀浸渍浴。
使用与实施例1相同的母模,按照与实施例10相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并对其进行与实施例10相同的热处理,由此制得了接触件制造用组合物12。
如表2所示,接触件制造用组合物12含有:含18重量%的钴和82重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.02重量份的硫。所述接触件制造用组合物12的平均粒径为0.23μm。
如表2所示,接触件制造用组合物12的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为1318Mpa,导电率为14%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例13)
将与实施例12相同电镀液装满于电解槽中,由此准备好电镀浸渍浴。使用与实施例1相同的母模,按照与实施例10相同的条件进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并对其进行与实施例10相同的热处理,由此制得了接触件制造用组合物13。
如表2所示,接触件制造用组合物13含有:含18重量%的钴和82重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.02重量份的硫。所述接触件制造用组合物13的平均粒径为0.27μm。
如表2所示,接触件制造用组合物12的杨氏模量为197Gpa,0.2%耐力为1100Mpa,导电率为15%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
像这样,尽管接触件制造用组合物13是通过与接触件制造用组合物12相同的方法来制造的,但获得的结果为在杨氏模量、0.2%耐性、导电率、耐腐蚀性、铜害变色方面均具有优越的再现性。
(实施例14)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、27g/L以上170g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为5g/L以上30g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.001重量%以上0.03重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其作为接触件制造用组合物14。如表2所示,制得的接触件制造用组合物14含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份的硫。所述接触件制造用组合物7的平均粒径为0.07μm。
如表2所示,制得的接触件制造用组合物14的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为810Mpa,导电率为13%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例15)
使用与实施例14的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,进行了电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上3小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物15。
如表2所示,制得的接触件制造用组合物15含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份的硫。所述接触件制造用组合物11的平均粒径为0.10μm。
如表2所示,制得的接触件制造用组合物15的杨氏模量为198Gpa,0.2%耐力为822Mpa,导电率为14%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
接触件制造用组合物15的导电率为14%,这比一般电子部件中的用作弹簧材的磷青铜C5191-H的导电性(13%IACS)更良好。因此,接触件制造用组合物15的导电性比实施例14中获得接触件制造用组合物14的导电性好,所以能更好地供实现在高电流下导电的电子部件。
(实施例16)
使用与实施例14的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在200℃以上350℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物16。
如表2所示,制得的接触件制造用组合物16含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份的硫。所述接触件制造用组合物16的平均粒径为0.35μm。
如表2所示,制得的接触件制造用组合物16的杨氏模量为202Gpa,0.2%耐力为767Mpa,导电率为15%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例17)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、27g/L以上170g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为5g/L以上30g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.05重量%以上0.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其作为接触件制造用组合物17。如表3所示,制得的接触件制造用组合物17含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.05重量份的硫。所述接触件制造用组合物17的平均粒径为0.07μm。
如表3所示,制得的接触件制造用组合物17的杨氏模量为201Gpa,0.2%耐力为1466Mpa,导电率为13%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
[表3]
(实施例18)
使用与实施例17的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上3小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物18。
如表3所示,制得的接触件制造用组合物18含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.05重量份的硫。所述接触件制造用组合物18的平均粒径为0.10μm。
如表3所示,接触件制造用组合物18的杨氏模量为203Gpa,0.2%耐力为1406Mpa,导电率为14%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
接触件制造用组合物18的导电率为14%,这比一般电子部件中的用作弹簧材的磷青铜C5191-H的导电性(13%IACS)还良好。因此,接触件制造用组合物18的导电性比实施例17中获得接触件制造用组合物17的导电性好,所以能更好地供实现在高电流下导电的电子部件。
(实施例19)
使用与实施例17的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,进行了电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在200℃以上350℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物19。
如表3所示,制得的接触件制造用组合物19含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.05重量份的硫。所述接触件制造用组合物19的平均粒径为0.35μm。
如表3所示,制得的接触件制造用组合物19的杨氏模量为196Gpa,0.2%耐力为1231Mpa,导电率为15%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
(实施例20)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、27g/L以上170g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为5g/L以上30g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.6重量%以上1重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其作为接触件制造用组合物20。如表3所示,制得的接触件制造用组合物20含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.1重量份的硫。所述接触件制造用组合物20的平均粒径为0.07μm。
如表3所示,制得的接触件制造用组合物20的杨氏模量为203Gpa,0.2%耐力为1435Mpa,导电率为13%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
由于接触件制造用组合物17的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)是5个实验用样本均无生锈,因此接触件制造用组合物17比接触件制造用组合物20具有更好的耐腐蚀性,是供实现具有通用性接触件的电子部件的更优选材料。
当然,接触件制造用组合物20的结果也满足了盐水喷雾试验的判定基准,因此可以说接触件制造用组合物20作为通用性接触件的材料是具有充分的耐腐蚀性的。
(实施例21)
使用与实施例20的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上3小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物21。
如表3所示,接触件制造用组合物21含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.1重量份的硫。接触件制造用组合物21的平均粒径为0.10μm。
如表3所示,接触件制造用组合物21的杨氏模量为199Gpa,0.2%耐力为1375Mpa,导电率为14%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
接触件制造用组合物21的导电率为14%IACS,这比一般电子部件中用作的弹簧材的磷青铜C5191-H的导电性(13%IACS)更良好。因此,其比实施例20中获得的接触件制造用组合物20的导电性好,能更好地供实现在高电流下导电的电子部件。
由于接触件制造用组合物18的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)是5个实验用样本均无生锈,因此接触件制造用组合物18比实施例21中获得的接触件制造用组合物21具有更好的耐腐蚀性,是供实现具有通用性接触件的电子部件的更优选材料。
当然,接触件制造用组合物21的结果也满足了盐水喷雾试验的判定基准,因此可以说其作为通用性接触件的材料是具有充分的耐腐蚀性的。
(实施例22)
使用与实施例20的电镀液条件相同的电镀液以及与实施例1相同的母模,进行电铸。电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在200℃以上3500℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来进行热处理,由此制得了接触件制造用组合物22。
如表3所示,制得的接触件制造用组合物22含有:含19.9重量%的钴和80.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.1重量份的硫。所述接触件制造用组合物22的平均粒径为0.35μm。
如表3所示,制得的接触件制造用组合物22的杨氏模量为199Gpa,0.2%耐力为1191Mpa,导电率为15%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
接触件制造用组合物19的耐腐蚀性结果(混合气体试验的结果)是5个实验用样本均无生锈,因此接触件制造用组合物19比实施例22中获得的接触件制造用组合物22具有更好的耐腐蚀性,是供实现具有通用性接触件的电子部件的更优选材料。当然,接触件制造用组合物22的混合气体试验及盐水喷雾试验的结果也满足了判定基准,因此可以说接触件制造用组合物22作为通用性接触件的材料是具有充分的耐腐蚀性的。
(实施例23)
本实施例中,对经电铸法制得的接触件制造用组合物的加热处理时间与接触件制造用组合物特性之间的关系,进行了研究。
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、50g/L以上170g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为10g/L以上30g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.05重量%以上0.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,并将其装满于电解槽中,由此准备好电镀浸渍浴。
将所述母模置于所述电解槽内,并将电镀浸渍浴的温度设定成40℃以上65℃以下,且将电流密度设定为1A/dm2以上12A/dm2以下,实施了电铸。
电铸后,将获得的电铸层(接触件制造用组合物)从电解槽中取出,并按照以下条件(i)~(iii)对该电铸层进行了加热处理。
(i)不进行加热;
(ii)在槽内温度被保持在230℃以上270℃以下的恒温槽内,放置1小时以上5小时以下;
(iii)在槽内温度被保持在300℃以上350℃以下的恒温槽内,放置0.2小时以上1小时以下。
表4表示了按条件(i)~(iii)接受加热处理的接触件制造用组合物的组分及特性。
[表4]
如表4所示,按条件(i)~(iii)接受了加热处理的接触件制造用组合物均含有:含18重量%的钴和82重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.02重量份的硫。
即使在条件(i)下,也就是即使不进行加热,杨氏模量、0.2%耐性、导电率也均表现为判定基准以上的值,这说明以低冲程实现了所需的充分接触压力。因此可以说,若用电铸法来制造本发明的接触件制造用组合物,则未必要对获得的电铸层进行加热。
另外,若以条件(ii)、条件(iii)的这一顺序提升加热温度,则随温度的上升,不仅平均粒径增大而落入0.10μm以上0.35μm以下的范围,且导电率也上升。
具体而言,在条件(i)下时,表现出的是与磷青铜C5191-H同等的导电率(13%IACS),但在条件(ii)、条件(iii)下时,表现出了超过磷青铜C5191-H的导电率。
另一方面,随着加热温度的升高,0.2%耐性虽出现下降倾向,但仍均表现为大幅超过判定基准的值。
对条件(ii)和条件(iii)加以比较时,条件(iii)虽然比条件(ii)能以更高的温度来短时间地进行处理,但从获得的接触件制造用组合物的导电率看,按条件(ii)接受处理的接触件制造用组合物更为优越。
像这样,优选对经电铸工序而得的所述电铸层进行加热处理,从而能提高接触件制造用组合物的导电率。
另外,关于加热温度和加热时间,可知:通过在以150℃以上350℃以下的温度加热超过0小时且48小时以下的这一条件下适当选择加热温度和加热时间,能将本发明的接触件制造用组合物的平均粒径调整在0.07μm以上0.35μm以下的范围内,并能将导电率调整到判定基准以上的级别。
(比较例1)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、0.5g/L以上5g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为0.1g/L以上1g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.001重量%以上0.03重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在180℃以上230℃以下的恒温槽内放置0.1小时以上3小时以下来进行加热处理,由此制得了比较接触件制造用组合物1。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物1含有:含0.9重量%的钴和99.1重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.002重量份的硫。所述比较接触件制造用组合物1的平均粒径为0.35μm。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物1的杨氏模量为151Gpa,0.2%耐力为590Mpa,导电率为19%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
像这样,由于杨氏模量不足,因此可以说比较接触件制造用组合物1不足以实现能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
[表5]
(比较例2)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、83g/L以上193g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为15g/L以上35g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.01重量%以上0.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在230℃以上300℃以下的恒温槽内放置1小时以上24小时以下来进行加热处理,由此制得了比较接触件制造用组合物2。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物2含有:含20重量%的钴和80重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.013重量份的硫。所述比较接触件制造用组合物2的平均粒径为0.29μm。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物2的杨氏模量为192Gpa,0.2%耐力为1307Mpa,导电率为16%IACS。另外,耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有4个无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本中有2个发生了铜害。
像这样,由于发生了铜害,因此可以说比较接触件制造用组合物2不足以实现能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
(比较例3)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、5g/L以上17g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为1g/L以上3g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0重量%以上0.001重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在200℃以上350℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来进行加热处理,由此制得了比较接触件制造用组合物3。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物3含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.0001重量份的硫。所述比较接触件制造用组合物3的平均粒径为0.31μm。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物3的杨氏模量为209Gpa,0.2%耐力为489Mpa,导电率为15%IACS。耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
像这样,由于0.2%耐力不足,因此可以说比较接触件制造用组合物3不足以实现能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
(比较例4)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、27g/L以上138g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为5g/L以上25g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、1重量%以上1.5重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在250℃以上270℃以下的恒温槽内放置1小时以上24小时以下来进行加热处理,由此制得了比较接触件制造用组合物4。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物4含有:含10重量%的钴和90重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.11重量份的硫。所述比较接触件制造用组合物4的平均粒径为0.23μm。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物4的杨氏模量为201Gpa,0.2%耐力为1267Mpa,导电率为14%IACS。
耐腐蚀性的结果为:虽然用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害,但用在盐水喷雾试验中的5个样本中有2个生锈,且用在混合气体试验中的5个样本中有2个生锈。
像这样,由于耐腐蚀性不足,因此可以说比较接触件制造用组合物4不足以实现能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
(比较例5)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、50g/L以上170g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为10g/L以上30g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.1重量%以上1重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模,并以12A/dm2以上15A/dm2以下的电流强度进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其作为比较接触件制造用组合物5。如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物5含有:含18重量%的钴和82重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.03重量份的硫。所述比较接触件制造用组合物5的平均粒径为0.06μm。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物5的杨氏模量为196Gpa,0.2%耐力为1428Mpa,导电率为12.7%IACS。耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
像这样,由于导电率不足,因此可以说比较接触件制造用组合物5不足以实现能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
(比较例6)
将pH值为3以上5以下且含有273g/L以上821g/L以下的氨基磺酸Ni(Ni为50g/L以上150g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造的NS-160)、5g/L以上17g/L以下的60%氨基磺酸Co(Co为1g/L以上3g/L以下,日本昭和化学工业株式会社制造)、20g/L以上40g/L以下的硼酸(日本昭和化学工业株式会社制造)、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、0.1重量%以上1重量%以下的糖精的电镀液用作NiCo电镀液,使用与实施例1相同的母模进行了电铸。
电铸后,将获得的电铸层从电解槽中取出,并将其在槽内温度被保持在270℃以上400℃以下的恒温槽内放置1小时以上48小时以下来进行加热处理,由此制得了比较接触件制造用组合物6。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物6含有:含1重量%的钴和99重量%的镍的镍钴合金;以及相对于该镍钴合金100重量份为0.02重量份的硫。所述比较接触件制造用组合物6的平均粒径为0.36μm。
如表5所示,制得的比较接触件制造用组合物6的杨氏模量为191Gpa,0.2%耐力为541Mpa,导电率为18%IACS。耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均无生锈,且用在混合气体试验中的5个样本均无生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均未发生铜害。
像这样,由于0.2%耐力不足,因此可以说比较接触件制造用组合物6不足以实现能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
(比较例7)
这里,作为对照,对青铜CAC403(日本白铜株式会社制造)进行了试验。因此表5中未记载其Co合金比、硫含量以及平均粒径的值。如表5所示,青铜CAC403的杨氏模量为95Gpa,0.2%耐力为288Mpa,导电率为11%IACS。耐腐蚀性的结果为:用在盐水喷雾试验中的5个样本均生锈,且用在混合气体试验中的5个样本也均生锈。并且,用在铜害变色实验中的5个样本均发生了铜害。
像这样,由于杨氏模量、0.2%耐力不足、导电率、耐腐蚀性、铜害变色的抑制均不足,因此可以说青铜CAC403不足以实现能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
本发明并不限于上述各实施方式,可以在权利要求所示的范围内进行各种变更,适当地组合不同实施方式中揭示的技术方案而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
[产业上的可利用性]
本发明的接触件制造用组合物具有优越的杨氏模量、0.2%耐力、导电率、耐腐蚀性以及铜害抑制性,因此能用来提供一种能以低冲程确保所需的充分接触压力的高通用性接触件。
由于该接触件能够采用通用性形状,所以能用于各种连接器、开关。因此本发明能广泛用在各种电气产业、电子产业等中。

Claims (9)

1.一种接触件制造用组合物,其特征在于:
含有镍钴合金及硫,且平均粒径为0.07μm以上0.35μm以下;
所述镍钴合金含有1重量%以上且低于20重量%的钴;
相对于所述镍钴合金100重量份,所述硫的含量为0.002重量份以上0.1重量份以下。
2.根据权利要求1所述的接触件制造用组合物,其特征在于:
所述平均粒径为0.10μm以上0.35μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的接触件制造用组合物,其特征在于:
相对于所述镍钴合金100重量份,所述硫的含量为0.002重量份以上0.05重量份以下。
4.一种接触件,其特征在于:
具有由绝缘物所固定的保持部、用以与导电部件滑动接触的接触部、将所述保持部与所述接触部相连且能够进行弹性形变的弹性形变部;
至少所述弹性形变部含有权利要求1至3中任一项所述的接触件制造用组合物。
5.根据权利要求4所述的接触件,其特征在于:
所述接触件制造用组合物是经过电铸法而制得的。
6.根据权利要求5所述的接触件,其特征在于:
所述接触件制造用组合物是通过在150℃以上350℃以下的温度范围内对经电铸法制得的电铸层进行超过0小时且48小时以下的加热而获得的。
7.一种电子部件,其特征在于:
具备权利要求4至6中任一项所述的接触件。
8.一种接触件的制造方法,其特征在于:
包含用pH值为3.0以上5.0以下的电镀液进行电铸来获得电铸层的电铸工序,其中,所述电镀液含50g/L以上150g/L以下的镍、1g/L以上30g/L以下的钴、20g/L以上40g/L以下的硼酸、0.01重量%以上1重量%以下的界面活性剂、合计0.001重量%以上1重量%以下的光泽剂和表面平滑剂。
9.根据权利要求8所述的接触件的制造方法,其特征在于包含:
在150℃以上350℃以下的温度范围内对经所述电铸工序而得的所述电铸层进行超过0小时且48小时以下的加热的加热工序。
CN201280059062.9A 2011-12-15 2012-03-13 接触件制造用组合物、使用有该组合物的接触件、及接触件的制造方法 Active CN103975094B (zh)

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